JPH02181419A - レーザアニール方法 - Google Patents
レーザアニール方法Info
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- JPH02181419A JPH02181419A JP34589A JP34589A JPH02181419A JP H02181419 A JPH02181419 A JP H02181419A JP 34589 A JP34589 A JP 34589A JP 34589 A JP34589 A JP 34589A JP H02181419 A JPH02181419 A JP H02181419A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体装置の製造方法に係り、特に薄膜トラン
ジスタ製造の際のレーザアニール方法に関する。
ジスタ製造の際のレーザアニール方法に関する。
近年、アクティブマトリクス用の薄膜半導体装置である
薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉ
ｓｔｏｒ、略してＴＰＴ）材料として高画質化の点で優
れている多結晶シリコン（Ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉ
ｎｅ ５ｉｌｉｃｏｎ 。
薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉ
ｓｔｏｒ、略してＴＰＴ）材料として高画質化の点で優
れている多結晶シリコン（Ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉ
ｎｅ ５ｉｌｉｃｏｎ 。
略してＰｏ１ｙ −Ｓ ｉ ）が用いられている。この
Ｐｏ１ｙ−５ｉは減圧ＣＶＤ法あるいはプラズマＣＶＤ
法（ＰＣＶＤ法）によって堆積されている。基板として
は石英ガラス又は通常のガラス板を用いる。
Ｐｏ１ｙ−５ｉは減圧ＣＶＤ法あるいはプラズマＣＶＤ
法（ＰＣＶＤ法）によって堆積されている。基板として
は石英ガラス又は通常のガラス板を用いる。
通常のガラス板を用いる際はプロセスの最高温度が約６
００℃という大きな制約があるためガラス板には熱的影
響を与えないでＰｏ１ｙ −Ｓ ｉ ｖ＆の表面層だけ
をレーザ照射することで再結晶化する方法が検討されて
いる。この方法によればガラス基板に影響を与えない低
温熱アニールに比べ結晶性が向上し、ＴＰＴ特性を向上
している。
００℃という大きな制約があるためガラス板には熱的影
響を与えないでＰｏ１ｙ −Ｓ ｉ ｖ＆の表面層だけ
をレーザ照射することで再結晶化する方法が検討されて
いる。この方法によればガラス基板に影響を与えない低
温熱アニールに比べ結晶性が向上し、ＴＰＴ特性を向上
している。
従来はこのレーザ照射方法として特開昭５７−２１０６
２４号に記載のように反射防止膜としての酸化膜、窒化
膜などの誘電体薄膜を選択的に形成することでパターニ
ングした素子の必要な部分だけに適正パワーのレーザ光
を照射したり、特開昭５８−５［１３１６号に記載のよ
うにエネルギビームの走査方法を検討して導体装置を製
造する方法が検討されていた。
２４号に記載のように反射防止膜としての酸化膜、窒化
膜などの誘電体薄膜を選択的に形成することでパターニ
ングした素子の必要な部分だけに適正パワーのレーザ光
を照射したり、特開昭５８−５［１３１６号に記載のよ
うにエネルギビームの走査方法を検討して導体装置を製
造する方法が検討されていた。
上記従来技術では基板全面にレーザ照射することで基板
全体あるいは誘電体膜を部分的に形成し基板上の半導体
装置の所望の部分だけのアニール処理を行ない、陰火結
晶粒を得ることで電気的特性を向上させていた。電気的
特性を更に向上させるためにはレーザエネルギを大きく
することで結晶粒を大きくすれば良いが、−室以上にレ
ーザエネルギを大きくすればレーザ照射による基板から
の膜はがれが生じる。上記従来技術ではこのことに関し
て検討されておらず、特にアニール処理されるシリコン
膜が薄膜化した場合には膜はがれを生じさせずに得られ
る結晶粒の大きさには限度があった。
全体あるいは誘電体膜を部分的に形成し基板上の半導体
装置の所望の部分だけのアニール処理を行ない、陰火結
晶粒を得ることで電気的特性を向上させていた。電気的
特性を更に向上させるためにはレーザエネルギを大きく
することで結晶粒を大きくすれば良いが、−室以上にレ
ーザエネルギを大きくすればレーザ照射による基板から
の膜はがれが生じる。上記従来技術ではこのことに関し
て検討されておらず、特にアニール処理されるシリコン
膜が薄膜化した場合には膜はがれを生じさせずに得られ
る結晶粒の大きさには限度があった。
本発明の目的は薄膜半導体装置の特性を向上させるため
膜はがれの生じないレーザエネルギを大きくすることに
より大きな結晶粒を得ることでＴＰＴ特性を向上させる
ことにある。
膜はがれの生じないレーザエネルギを大きくすることに
より大きな結晶粒を得ることでＴＰＴ特性を向上させる
ことにある。
上記目的は、基板上に減圧ＣＶ ｌ’）法あるいはＰＣ
ＶＤ法によって堆積したシリコン膜にレーザ光を照射す
る際、同じエネルギでレーザ光を基板全面に照射した場
合でも最初に膜はがれが生じ始める基板エツジ部にレー
ザ光を照射しないことで達成される。
ＶＤ法によって堆積したシリコン膜にレーザ光を照射す
る際、同じエネルギでレーザ光を基板全面に照射した場
合でも最初に膜はがれが生じ始める基板エツジ部にレー
ザ光を照射しないことで達成される。
基板上に減圧ＣＶＤ法あるいはＰＣＶＤ法によって堆積
したシリコン膜の膜厚は装置、基板の大きさ、成膜条件
によっても異なるが例えば１００ｍ角の大きさの基板に
減圧ＣＶＤ法によりシリコン膜を堆積させる方法であれ
ば基板内の膜ノリばらつきを±５％以内で堆積すること
ができる。しかし、基板エツジの部分では膜厚は急激に
薄くなる。
したシリコン膜の膜厚は装置、基板の大きさ、成膜条件
によっても異なるが例えば１００ｍ角の大きさの基板に
減圧ＣＶＤ法によりシリコン膜を堆積させる方法であれ
ば基板内の膜ノリばらつきを±５％以内で堆積すること
ができる。しかし、基板エツジの部分では膜厚は急激に
薄くなる。
そのため、基板全体を同一エネルギでレーザ照射する方
法ではエネルギを大きくしてゆけば基板中央部でははが
れは生じない範囲でもまず基板エツジの部分から膜はが
れが生じる。これは、例えば常圧ＣＶＤ法により１００
０人の保護膜を堆積した場合でも同様な膜はがれが生じ
、シリコン膜の膜厚が薄くなるほど低いエネルギで膜は
がれが生じる。そのエツジの部分にレーザ光を照射させ
ないことで基板中央部で謹はがれが生じるしきいエネル
ギまで照射エネルギを向上させることができるのでより
大きな結晶粒を基板全体に得ることができる。
法ではエネルギを大きくしてゆけば基板中央部でははが
れは生じない範囲でもまず基板エツジの部分から膜はが
れが生じる。これは、例えば常圧ＣＶＤ法により１００
０人の保護膜を堆積した場合でも同様な膜はがれが生じ
、シリコン膜の膜厚が薄くなるほど低いエネルギで膜は
がれが生じる。そのエツジの部分にレーザ光を照射させ
ないことで基板中央部で謹はがれが生じるしきいエネル
ギまで照射エネルギを向上させることができるのでより
大きな結晶粒を基板全体に得ることができる。
以下本発明の詳細な説明する。
第１図は歪温度が約６４０℃のガラス基板１を５５０℃
に保ち、ヘリウムガスで２０％に希釈したモノシランガ
スを原料として圧力Ｉ Ｔｏｒｒの条件で減圧ＣＶＤ１
１２を堆積させる。この時例えばガラス基板１の大きさ
を１００ ＋ｍ＋角とし、１５００人の膜厚で堆積すれ
ばＬＰＧＶＤ膜２の基板内での膜厚分布は±５％以内で
再現出来る。次に基板１を４８０℃に保ち、ヘリウムガ
スで４％希釈したモノシランガスと酸素を原料として常
圧ＣＶＤ法により表面保護膜３を約１． ＯＯ０人堆積
させる。
に保ち、ヘリウムガスで２０％に希釈したモノシランガ
スを原料として圧力Ｉ Ｔｏｒｒの条件で減圧ＣＶＤ１
１２を堆積させる。この時例えばガラス基板１の大きさ
を１００ ＋ｍ＋角とし、１５００人の膜厚で堆積すれ
ばＬＰＧＶＤ膜２の基板内での膜厚分布は±５％以内で
再現出来る。次に基板１を４８０℃に保ち、ヘリウムガ
スで４％希釈したモノシランガスと酸素を原料として常
圧ＣＶＤ法により表面保護膜３を約１． ＯＯ０人堆積
させる。
次に例えばシリコンや高融点金属のタングステンやモリ
ブデン等レーザ光を透過しない厚さＱ、５画描度のマス
ク４を試料上にセットする。この時マスクは試料のエツ
ジ部分から約５ｍ程度覆うようにセットする。次に第２
図に示すようにマスクをセツトシた試料５を矢印で示す
方向に走査させなからレーザ光を照射する。レーザ光に
例えば連続光を発振するアルゴンレーザ等を用いた場合
試料のＸ軸方向の走査を試料基板５の外で行ない走査速
度が変化することで試料５の面内で照射条件が異なるこ
とによる再結晶化状態の変化を防ぐ。
ブデン等レーザ光を透過しない厚さＱ、５画描度のマス
ク４を試料上にセットする。この時マスクは試料のエツ
ジ部分から約５ｍ程度覆うようにセットする。次に第２
図に示すようにマスクをセツトシた試料５を矢印で示す
方向に走査させなからレーザ光を照射する。レーザ光に
例えば連続光を発振するアルゴンレーザ等を用いた場合
試料のＸ軸方向の走査を試料基板５の外で行ない走査速
度が変化することで試料５の面内で照射条件が異なるこ
とによる再結晶化状態の変化を防ぐ。
又、高い繰返し周期のパルス光を発振するエキシマレー
ザ等を用いた場合パルス繰返し周期と試料５の走査速度
とを連動させ試料全面を同一数だけ照射する。繰返し周
期を遅くした場合第３図に示すように試料５の走査をス
テップ走査にし、１回に照射出来るレーザ光の照射面積
だけその発振数に合せて走査する。この時試料５のエツ
ジの部分にはレーザ光を照射しないようにする。これら
の方法により試料エツジ部分にレーザ光を照射しないよ
うにして試料エツジ部分からの膜はがれを防止する。第
４図に前述と同様に試料を作成し、その試料に例えばビ
ーム面積が１０ｎｗｎ角のＸｅＣＱ。
ザ等を用いた場合パルス繰返し周期と試料５の走査速度
とを連動させ試料全面を同一数だけ照射する。繰返し周
期を遅くした場合第３図に示すように試料５の走査をス
テップ走査にし、１回に照射出来るレーザ光の照射面積
だけその発振数に合せて走査する。この時試料５のエツ
ジの部分にはレーザ光を照射しないようにする。これら
の方法により試料エツジ部分にレーザ光を照射しないよ
うにして試料エツジ部分からの膜はがれを防止する。第
４図に前述と同様に試料を作成し、その試料に例えばビ
ーム面積が１０ｎｗｎ角のＸｅＣＱ。
をガス源とするエキシマレーザ（波長；３０８ｎｍ）を
用いて試料全面にレーザ光を照射した時の膜はがれの状
態を示す。試料を矢印方向に走査させた場合まずエツジ
部分で１膜はがれが生じ、込に膜はがれが生じた部分の
隣接部にレーザ光を照射した時にも膜はがれが生じてし
まい試料全面を照射した時には斜線部で示す部分で膜は
がれが生じる。この膜はがれはエツジ部分から約５１１
紺の範囲にレーザ光を照射しないことで防げる。シリコ
ン膜の膜はがれが生じるエネルギはシリコン膜厚によっ
て大きく変化する。第５図に前述と同様な方法で１００
ｏｎ角のガラス基板上にシリコン膜厚を２００〜３５
００人の範囲で堆積し、保護膜を前述と同様な方法で１
０００人堆積する。この試料に第４図で示す様にしてＸ
ｅＣＱをガス源としたエキシマレーザで基板を走査する
ことによって試料全面に各エネルギで１パルス照射した
。その試料基板の内、中央部分の２０ ＋ａ角だけ切出
してＸ線回折強度を測定し膜厚補正したＸ線回折強度と
シリコン膜厚との関係を示し、更にエツジ部分と中央部
分とで膜はがれが生じる領域を示す。試料中央部での膜
はがれが生じた場合シリコン膜の量が減少することから
Ｘ線回折強度も減少している。エツジ部での膜はがれは
中央部の１１！！はがれに比べ低いエネルギで生じてお
り、試料基板全体で素子を作成する際より低いエネルギ
でレーザ光を照射しなければならなくなる。しかし試料
エツジ部にレーザ光を照射しないことで中央部で膜はが
れが生じるまで照射エネルギ強度を増すことが出来る。
用いて試料全面にレーザ光を照射した時の膜はがれの状
態を示す。試料を矢印方向に走査させた場合まずエツジ
部分で１膜はがれが生じ、込に膜はがれが生じた部分の
隣接部にレーザ光を照射した時にも膜はがれが生じてし
まい試料全面を照射した時には斜線部で示す部分で膜は
がれが生じる。この膜はがれはエツジ部分から約５１１
紺の範囲にレーザ光を照射しないことで防げる。シリコ
ン膜の膜はがれが生じるエネルギはシリコン膜厚によっ
て大きく変化する。第５図に前述と同様な方法で１００
ｏｎ角のガラス基板上にシリコン膜厚を２００〜３５
００人の範囲で堆積し、保護膜を前述と同様な方法で１
０００人堆積する。この試料に第４図で示す様にしてＸ
ｅＣＱをガス源としたエキシマレーザで基板を走査する
ことによって試料全面に各エネルギで１パルス照射した
。その試料基板の内、中央部分の２０ ＋ａ角だけ切出
してＸ線回折強度を測定し膜厚補正したＸ線回折強度と
シリコン膜厚との関係を示し、更にエツジ部分と中央部
分とで膜はがれが生じる領域を示す。試料中央部での膜
はがれが生じた場合シリコン膜の量が減少することから
Ｘ線回折強度も減少している。エツジ部での膜はがれは
中央部の１１！！はがれに比べ低いエネルギで生じてお
り、試料基板全体で素子を作成する際より低いエネルギ
でレーザ光を照射しなければならなくなる。しかし試料
エツジ部にレーザ光を照射しないことで中央部で膜はが
れが生じるまで照射エネルギ強度を増すことが出来る。
第６図には前述と同様にして減圧ＣＶＤ膜を１５００人
堆積した後書エネルギでレーザ光を照射した後ＴＰＴを
形成した時のレーザのエネルギと移動度との相関を示す
。レーザ光強度を増せばＴＰＴ特性は向上しており、試
料エツジ部での膜はがれを防ぎ、更に高いエネルギでレ
ーザ光を照射することで特性の良いＴＰＴを形成するこ
とが出来る。
堆積した後書エネルギでレーザ光を照射した後ＴＰＴを
形成した時のレーザのエネルギと移動度との相関を示す
。レーザ光強度を増せばＴＰＴ特性は向上しており、試
料エツジ部での膜はがれを防ぎ、更に高いエネルギでレ
ーザ光を照射することで特性の良いＴＰＴを形成するこ
とが出来る。
本発明によれば、レーザ照射による基板エツジ部分から
の償はがれを防ぐことが出来、基板中央部で膜はがれが
生じるまで照射エネルギを大きくすることが出来るので
Ｐｏ１ｙ −Ｓ ｉ膜の結晶性を向上させＴＰＴの特性
も向上させることが出来る。
の償はがれを防ぐことが出来、基板中央部で膜はがれが
生じるまで照射エネルギを大きくすることが出来るので
Ｐｏ１ｙ −Ｓ ｉ膜の結晶性を向上させＴＰＴの特性
も向上させることが出来る。
第１図は本発明のレーザ照射時の試料とマスクの断面図
、第２図、第３図は試料をレーザ照射側からの状態と試
料の走査方向を示す図、第４図は試料エツジの部分にも
レーザ光を照射した時の収はがれが生じる領域を示す図
、第５図はＰｏ１ｙ−Ｓｉの膜厚とＸ線回折強度を１５
００人の膜厚で換算した結果を照射したレーザ光のエネ
ルギ別及び膜はがれの領域を示す図、第６図はレーザ照
射エネルギとＴＰＴ特性との関係を示す図である。 １・・・ガラス基板、２・・・ＬＰＧＶＤ膜、３・・・
Ｓｉ○２保護膜、４・・・レーザ遮断マスク、５・・・
試料。
、第２図、第３図は試料をレーザ照射側からの状態と試
料の走査方向を示す図、第４図は試料エツジの部分にも
レーザ光を照射した時の収はがれが生じる領域を示す図
、第５図はＰｏ１ｙ−Ｓｉの膜厚とＸ線回折強度を１５
００人の膜厚で換算した結果を照射したレーザ光のエネ
ルギ別及び膜はがれの領域を示す図、第６図はレーザ照
射エネルギとＴＰＴ特性との関係を示す図である。 １・・・ガラス基板、２・・・ＬＰＧＶＤ膜、３・・・
Ｓｉ○２保護膜、４・・・レーザ遮断マスク、５・・・
試料。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、レーザ光によつて基板上に用いた薄膜半導体装置を
アニールする方法において試料のエッジ部分にレーザ光
を照射させないことでレーザ照射による膜はがれを防止
することを特徴とするレーザアニール方法。 ２、レーザ光面積より試料が広い場合、あるいは連続発
振、あるいは高い繰返し周波数を持つたレーザ光源を使
用する場合、試料基板上のエッジ部の所定の場所にレー
ザ光を透過しないマスクを設けることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載のレーザアニール方法。 ３、パルスレーザ光源を使用する場合、繰返し周期と試
料基板の移動を連動させエッジ部分を避けて試料、ある
いはレーザ光を移動させることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載のレーザアニール方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34589A JPH02181419A (ja) | 1989-01-06 | 1989-01-06 | レーザアニール方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34589A JPH02181419A (ja) | 1989-01-06 | 1989-01-06 | レーザアニール方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02181419A true JPH02181419A (ja) | 1990-07-16 |
Family
ID=11471269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34589A Pending JPH02181419A (ja) | 1989-01-06 | 1989-01-06 | レーザアニール方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02181419A (ja) |
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-
1989
- 1989-01-06 JP JP34589A patent/JPH02181419A/ja active Pending
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